Сейчас под антибиотиками понимают небелковые тела изначально природного происхождения, обладающие антимикробными свойствами.

Тема урока: «Биологически активные соединения»

Тип урока: изучение нового материала.

Форма проведения: лекция

Образовательные задачи:

Актуализировать и обобщить знания о витаминах.
Познакомить с их классификацией и обозначением.
Рассмотреть водорастворимые (на примере витаминов С, групп В и Р) и жирорастворимые (на примере витаминов A, D и Е) витамины.
Познакомить учащихся с понятиями авитаминозы, гипервитаминозы и гиповитаминозы, их профилактика.
Дать понятие о ферментах как биологических катализаторах белковой природы. Особенностях их свойств, а так же зависимость активности ферментов от температуры и рН среды. Классификация ферментов.
Познакомить учащихся с гормонами как биологически активными веществами, выполняющих эндокринную регуляцию жизнедеятельности организмов. А так же с их классификацией.
Дать понятие о лекарствах как химиотерапевтических препаратах.
Рассказать краткие исторические сведения о возникновении и развитии химиотерапии.
Познакомить с группами лекарств, с механизмом действия некоторых лекарственных препаратов.
Объяснить безопасные способы применения лекарств.
Осуществить межпредметные связи с биологией и историей.

Развивающие задачи:

Формирование умения анализировать.
Развитие умения делать выводы.
Формирование умения выделять причинно-следственные связи.

Воспитательные задачи:

Воспитание патриотического чувства к Родине.
Воспитание бережного отношения к своему здоровью и поддержание здорового образа жизни.
Воспитание естественнонаучного мировоззрения.

Лекция

Биологически активные соединения можно подразделить на:

Витамины,
Ферменты,
Гормоны,
Лекарства.

Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как в организме они не синтезируются в достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве необходимого ее компонента. Их отсутствие или недостаток в организме вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.

Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пищи основных компонентов питания.

По растворимости в воде или жирах все витамины делят на две группы:

Водорастворимые (В₁, В₂, В₆, РР, С и др.);
Жирорастворимые (А, Е, D, K).

Сейчас мы будем говорить о витаминах, а вы в течении лекции будете на листочках с продуктами питания отмечать в каких продуктах какие витамины содержатся.

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Витамин С, аскорбиновая кислота, - это единственный витамин, который связан на прямую с белковым обменом. Мало аскорбиновой кислоты – нужно много белка, и наоборот. Для предупреждения С-авитаминоза не требуется больших доз аскорбиновой кислоты, достаточно 20 мг в сутки. Лучше принимать комплекс, состоящий из витамина С, витамина Р и каротина. Лишая организм этой тройки, мы выводим обмен на невыгодное направление – в сторону большей массы тела и повышенной нервозности. В то же время этот комплекс благотворно влияет на сосудистую систему и служит несомненным профилактическим средством.

Витамин С, витамин Р и каротин наиболее полно представлены в овощах, ягодах, зелени и пряных травах, во многих дикорастущих растениях.

Например: в черной смородине (100 г) содержится 200 мг витамина С и 1000 мг витамина Р, в шиповнике – 1200 мг витамина С и 680 мг витамина Р, в клубнике соответственно 60 мг и 150 мг, в яблоках – 13 мг и 10-70 мг, в апельсинах – 60 мг и 500 мг.

Чтобы бороться с витаминной недостаточностью, необходимо повысить содержание свежих овощей и фруктов в пищевом рационе.

Именно овощи и фрукты – единственные поставщики витаминов С, Р и каротина. Овощи и фрукты – непревзойденное средство для нормализации жизнедеятельности полезной кишечной микрофлоры, особенно ее синтетической функции – некоторые витамины синтезируются микроорганизмами кишечника, но без овощей и фруктов этот процесс затормаживается. Овощи и фрукты нормализуют также обмен веществ, особенно жировой и углеводный, и предупреждают развитие ожирения.

Отсутствие витаминов группы В, особенно В ₁, способствует развитию таких болезней, как неврозы, тучность и ожирение, ранний атеросклероз, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца. Увеличить поступление витаминов группы В с пищей можно, потребляя больше хлеба грубых сортов, а так же горох, молоко, сметану, сыр, яйца.

Витамин РР, витамин В ₅ , - активизирует «работу» большой группы ферментов, играет большую роль в тканевом дыхании. При недостатке в организме наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Источники витамина РР – мясные продукты, особенно печень и почки, рыба.

Фолиевая кислота, витамин В ₉ , - участвует в процессах кроветворения. Много фолиевой кислоты содержится в зелени и овощах: петрушке, салате, фасоли, шпинате, а так же в печени, почках, твороге, хлебе. Витамин В₉ вырабатывается микрофлорой кишечника. При недостатке фолиевой кислоты наблюдаются нарушения кроветворения, снижение сопротивляемости организма заболеваниям.

ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Витамин А (ретинол) участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток. При его недостатке ухудшается зрение, замедляется рост молодого организма, особенно костей, наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительной системы. Источник витамина А в рыбьем жире, печени трески, сливочном масле, молоке. Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена и за счет растительной пищи, в которой содержатся его провитамины – каротины. Из молекулы β-каротина образуются две молекулы витамина А. β-Каротина больше всего в моркови, красном перце, помидорах, сливочном масле. Витамин А разрушается под действием света, кислорода воздуха, при термической обработке (до 30%).

Кальциферол (витамин D) – регулирует содержание кальция и фосфора в крови, участвует в минерализации костей. Отсутствие приводит к развитию рахита у детей и размягчению костей (остеопороз) у взрослых ((перелом костей). Содержится в рыбьем жире, печени трески, говяжьей печени, яйцах, молоке, сливочном масле. Потребность частично удовлетворяется за счет его образования в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей. Витамин D почти не разрушается при кулинарной обработке.

Токоферолы (витамин Е) влияют на биосинтез ферментов. При авитаминозе нарушаются функции размножения, сосудистая и нервная системы. Распространены в растительных объектах, в первую очередь в маслах: в соевом, хлопковом, подсолнечном; в хлебе, крупах.

Витамин Е относительно устойчив к нагреванию, разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей.

Суточную потребность человека в витаминах и их основные функции можно посмотреть в учебнике на стр. 243, таблица 10.

Витамины очень важны для нормальной жизнедеятельности организма, но так же важны и следующие биологически активные соединения – ферменты.

Опр. Ферменты, или энзимы, - это органические катализаторы белковой природы, которые ускоряют реакции, необходимые для функционирования живых организмов.

? Какие реакции обмена веществ, протекающие в организме, вы можете назвать?

Ответ: реакции синтеза (анаболитические) и распада (катаболические).

Так как реакции обмена веществ, протекающие в организмах можно разделить на два типа процессов: синтеза (анаболические) и распада(катаболические), то соответственно можно выделить и два типа ферментов. Рассмотрим примеры в учебнике на странице 249.

Сейчас химикам известно более 2000 ферментов. Все они обладают рядом специфических свойств, отличающихся от неорганических катализаторов.

Свойства ферментов:

Селективность(избирательность). Каждый фермент ускоряет только одну какую-либо реакцию или группу однотипных реакций.
Эффективность. Большинство ферментов обладает очень высокой эффективностью. Скорость некоторых ферментативных реакций может быть в 10¹⁵ раз больше скорости реакций, протекающих в их отсутствие. Так как ферменты быстро восстанавливаются (регенерируют).
Зависимость от температуры. Многие ферменты обладают наибольшей эффективностью при температуре человеческого тела, т.е. 37 °С. Человек погибает при более низких и более высоких температурах не столько из-за того, что его убила болезнь, а в первую очередь из-за того, что перестают действовать ферменты, а следовательно, прекращаются обменные процессы, которые и определяют сам процесс жизни. (При заболевании, когда высокая температура тела, больной очень плохо кушает, а так как деятельность ферментов замедленно, то не нужно заставлять, когда человек выздоравливает и обменные процессы в норме, организм получит с пищей необходимую энергию.)
Зависимость от среды раствора. Ферменты наиболее эффективно действуют на субстрат при строго определенной среде раствора, т.е. при определенных значениях так называемого рН. Кислотность или основность среды физиологических жидкостей определяет биологическую активность клеток организма, которая определяется «работой» действующих в них ферментов.

Мы рассмотрели основные свойства ферментов, а сейчас кратко запишем их классификацию.

Классы ферментов:

оксидоредуктазы,
трансферазы,
гидролазы,
лиазы,
изомеразы,
лигазы.

Более подробно о классах ферментов вы можете прочитать в учебнике.

Как вы уже знаете с прошлого урока, ферменты являются белками и их можно разрушить, поэтому нужно следить за тем, чтобы не происходил процесс денатурации в нашем организме.

? Что такое денатурация?

Ответ: денатурация – это процесс разрушения структуры белка.

? А что приводит к денатурации?

Ответ:

нагревание,
действие солей тяжелых металлов (Pb, Hg, Cd и др.),
растворы электролитов (солей, кислот),
влияние спирта.

Познакомившись с ферментами и витаминами, мы готовы рассмотреть не менее важную группу органических веществ, имеющих огромное биологическое значение. Эти вещества – гормоны.

Опр. Гормоны – биологически активные органические вещества, которые вырабатываются железами внутренне секреции и регулируют деятельность органов и тканей живого организма.

Важнейшими характерными свойствами гормонов являются:

чрезвычайно высокая физиологическая активность – очень малые количества гормонов вызывают весьма значительные изменения в работе органов и тканей;
дистанционное действие – способность регулировать работу органов, удаленных от железы, вырабатывающей гормон;
быстрое разрушение в тканях, так как, оказывая очень сильное влияние на работу органов и тканей, гормоны не должны накапливаться в них;
непрерывное продуцирование (секреция) вызвано необходимостью постоянного регулирования, более или менее сильного воздействия на работу соответствующего органа в каждый момент времени.

? Скажите, что такое гомеостаз? Вам это понятие известно из курса биологии.

Ответ: гомеостаз – постоянство состава внутренней среды организма.

Именно гормоны обеспечивают гомеостаз.

Оказывая влияние на работу многочисленных и различных органов и тканей, регулируя производство ими различных по составу химических соединений, гормоны и сами разнообразны по своему строению и представляют разные классы органических веществ. По химическому строению гормоны делят на:

стероидные (стероиды);
гормоны – производные аминокислот;
пептидные;
белковые.

Откройте учебник на странице 259, таблица 15. На листике «Железы внутренней секреции» отметьте название эндокринной железы и группы гормонов, которые она вырабатывает.

Следующая группа биологически активных соединений, которую мы рассмотрим, это лекарства.

Лекарства известны человеку с глубокой древности. В одном из египетских папирусов (XVII в. до н. э.) описываются лекарственные средства растительного происхождения, некоторые из них используются и в наши дни (например, касторовое масло).

Великий древнегреческий врач Гиппократ (460-377 до н. э.) искал причины болезней уже не в злых духах, а в окружающей среде, климате, образе жизни и питания. Именно он «приземлил» медицину, призывая лечить не болезнь, а больного. Он создал учение о четырех жизненных жидкостях – крови, слизи, черной и желтой желчи. Подробно вы прочтете в учебнике.

Кроме профилактических мер, причин болезней и их диагностики, Гиппократ описал более двухсот лекарственных растений и способов их употребления.

Римский врач Клавдий Гален (129-201) положил основу «аптекарской науке» - фармакологии. Он широко применял различные вытяжки из лекарственных растений, настаивая их на воде, вине или уксусе.

Д. Л. Романовский в 1891 г. сформулировал общий химиотерапевтический принцип, т. е. принцип лечения различных заболеваний химическими препаратами. Идеальным лекарством Д. Л. Романовский считал (зачитать) «вещество, которое при введении в заболевший организм окажет наименьший вред последнему и вызовет наибольшие деструктивные изменения в поражающем агенте».

Развитие представлений о том, что многие болезни вызываются различными микроорганизмами, позволили создать целый арсенал антибактериальных и химиопрепаратов. Начало ему было положено немецким терапевтом и бактериологом П. Эрлихом, который впервые создал препарат сальварсан (с латинского – салют мышьяку), против заболевания – сифилис.

Начало эры химиотерапии бактериальных инфекций связана с открытием антибактериальных свойств у довольно простого по химической структуре органического соединения – амида сульфаниловой кислоты – стрептоцида:

H₂N- -SO₂NH₂

Сенсационное для 1936 г. сообщение немецкого ученого Г. Домагка о том, что молекула стрептоцида убивает бактерии и способны излечивать такие тяжелые инфекционные заболевания, как менингит, пневмонию, скарлатину, явилось мощным стимулом для развития работ по созданию сульфамидных препаратов.

Бактериальная активность стрептоцида состоит в том, что он ингибирует рост и жизнедеятельность микроорганизмов и приводит к их гибели.

Важнейшим этапом в развитии химиотерапии явилось открытие и создание антибиотиков. В 1928 г. английский микробиолог А. Флеминг отметил способность нитчатого гриба зеленой плесени Penicillium notatum вызывать гибель стафилококков.

Сейчас под антибиотиками понимают небелковые тела изначально природного происхождения, обладающие антимикробными свойствами.

По механизму действия антибиотики делят на:

бактерицидные (убивающие микробы),
бактериостатические (лишающие микробы способности делиться).

По спектру действия различают антибиотики:

широкого спектра действия,
узкого спектра действия.

Первые нередко вызывают гибель полезных бактерий кишечной флоры – дисбактериоз, поэтому их применение должно проводиться с профилактикой этого последствия и под строгим контролем врача.

Механизм действия антибиотиков заключается в том, что они вызывают у бактерий:

нарушение синтеза клеточной стенки,
нарушение синтеза белка,
повреждение цитоплазматической мембраны,
нарушение синтеза нуклеиновых кислот.

Издавна при лихорадке люди использовали кору ивы, из которой в 1827 г. был выделен гликозид салицин, ставший источником получения салициловой кислоты, а с 1899 г. в медицинскую практику вошел аспирин – ацетилсалициловая кислота:

СООН О-СО-СН₃

Лекарственные средства обладают триединым действием: противовоспалительным, жаропонижающим и несколько менее выраженным обезболивающим эффектами.

В настоящее время аспирин рекомендуется для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, так как он оказывает и антитромбическое действие – предупреждает образование тромбов, которые могут нарушить кровоснабжение органа (ишемия) или закупорить кровеносный сосуд (эмболия).

Аспирин широко используется при лечении ревматических заболеваний, головной и зубной боли, мигрени, невралгиях и т.д.

Вместе с тем бактериальное применение аспирина может иметь и негативные последствия – образование язв желудка и токсичное влияние на почки. Поэтому, когда принимаете таблетку, нужно пить как можно больше воды.

Мы рассмотрели биологически активные соединения и как видим, они очень важны для нашего организма. И нужно помнить, что витамины должны поступать в наш организм регулярно с пищей. Лекарственные препараты могут не только повлиять на выздоровление, но и принести вред. Ферменты очень важны и поэтому не стоит способствовать их разрушению. И главное, в нашем регионе жители подвержены заболеваниям щитовидной железы и это влияет на выработку гормонов, поэтому необходимо потреблять пищу богатую йодом.

IV. Домашнее задание.

§ 29 -32, ответить на вопросы.

Приложение

Таблица. Суточная потребность человека в витаминах и их основные функции

Витамин	Суточная потребность	Функции
Аскорбиновая кислота (витамин С)	50—100 мг (в среднем 70)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, повышает сопротивляемость организма экстремальным воздействиям
Тиамин (аневрин, витамин В_г)	1,4—2,4 мг (в среднем 1,7)	Необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы. Регулятор жирового и углеводного обмена
Рибофлавин (витамин В₂)	1,5—3,0 мг (в среднем 2,0)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях
Пиридоксин (витамин В₆)	2,0—2,2 мг (в среднем 2,0)	Участвует в синтезе и метаболизме аминокислот, метаболизме жирных кислот и ненасыщенных липидов
Ниацин (витамин РР)	15,0—25,0 мг (в среднем 19,0)	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Недостаток вызывает пеллагру
Фолиевая кислота (фолацин) (витамин В₉)	200 мкг	Кроветворный фактор, переносчик одноуглеродных радикалов, участвует в синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот, холина
Цианокобаламин (витамин В₁₂)	2—5 мкг (в среднем 3)	Участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, холина, лецитина. Фактор кроветворения и жирового обмена
Биотин (витамин Н)	50—300 мкг (в среднем 150)	Участвует в реакциях карбокси-лирования, обмена аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот
Пантотеновая кислота (витамин В3)	5—10 мг	Участвует в реакциях биохимического ацилирования, обмена белков, липидов, углеводов
Холин (холинхлорид)	250—600 мкг	Участвует в синтезе биологически важных соединений
Ретинол (витамин А)	0,5—2,5 мг (в среднем 1,0)	Участвует в деятельности мембран клеток. Необходим для роста и развития организма, для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторецепции (в восприятии света)
Кальциферол (витамин D)	2,5—10 мкг	Регуляция содержания кальция и фосфора в крови, минерализация костей, зубов
Токоферол (витамин Е)	8—15 мг (в среднем 10)	Предотвращает окисление липидов, влияет на синтез ферментов. Активный антиокислитель

Примером анаболического фермента может служить глутаминсинтетаза:

Глутаминовая кислота + NH₃ + АТФ ►Глутамин + Н₂О + АДФ + Н₃РО₄

Примером катаболического фермента может служить мальтаза:

Мальтоза + вода ► Глюкоза

Таблица. Классификация гормонов

Группы гормонов	Представители гормонов	Эндокринные железы, вырабатывающие гормон
1. Стероидные гормоны (стероиды)	Кортикостерон Гидрокортизон Кортизол Альдостерон	Кора надпочечников
	Андростандиол Тестостерон	Семенники
	Эстрадиол Прогестерон	Яичники
2. Производные аминокислот	Тироксин Трийодтиронин	Щитовидная железа
2. Производные аминокислот	Адреналин Норадреналин	Мозговое вещество надпочечников
3. Пептидные гормоны	Окситоцин Вазопрессин	Гипофиз
	Глюкагон	Поджелудочная железа
	Тиреокальцитонин	Щитовидная железа
4. Белковые гормоны	Инсулин	Поджелудочная железа
4. Белковые гормоны	Соматотропный гормон (гормон роста, соматотропин)	Гипофиз